一種水上救援裝置的製作方法
2023-08-13 06:43:11 1
本發明屬於遙控式救援設備領域，具體涉及一種水上救援裝置。
背景技術：
目前在海上、江河上對溺水者進行救援時，大都是通過人工駕駛船隻到救援地點進行搜救，由於搶救溺水者的黃金時間是前4-6分鐘,如果在黃金時間內施以救護,挽回其生命的成功率達90%，然而現有的人工搜救方式耗費時間較長，較多時間耗費在出發地點到救援地點的途中。另外，當溺水者沉入水面下方之後，搜救人員需要潛入水中進行搜救，搜救速度完全取決於救援人員的體力。上述各種原因導致溺水人員被救起後生存率較低。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的不足，提供一種結構新穎，能夠快速到達救援地點並快速進行施救的水上救援裝置。
為實現本發明之目的，採用以下技術方案予以實現：一種水上救援裝置，包括有一個四軸飛行器，固定連接在四軸飛行器下端的且輸出軸水平設置的步進電機，與所述電機輸出軸固定連接的u型支架，連接在u型支架上的尼龍網，以及分別固定連接在u型支架兩端部位置外側的兩個推動方向與u型支架相垂直的後驅動水輪；所述四軸飛行器的下端或者u型支架中間位置安裝有攝像頭。
所述u型支架至少在靠近兩端部的位置轉動連接有滾輪。
所述u型支架中部兩側各安裝有壓板組件；兩個所述壓板組件通過壓板架與所述u型支架固定連接；兩個所述壓板架上面各轉動連接有兩個弧形的多孔壓板；所述壓板架一端外側與多孔壓板之間安裝有棘輪機構；所述棘輪機構包括不完全棘輪和棘輪爪；所述不完全棘輪固定連接在多孔壓板的連接軸上；所述壓板架上位於所述不完全棘輪同側安裝有搭扣；所述棘輪爪安裝在所述搭扣上。
所述搭扣為現有技術，具體的，所述搭扣包括固定連接在壓板架上的安裝座、轉動連接在安裝座上的扳手、轉動連接在扳手上的搭接部以及扣接搭接部的倒鉤；所述搭接部遠離倒鉤方向延伸成板狀；所述棘輪爪安裝在所述搭接部上。
所述四軸飛行器內安裝有控制器，四軸飛行器所具有的四個風扇的驅動電機、兩個後驅動水輪的驅動電機、步進電機以及攝像頭分別與所述控制器電連接；所述控制器通過無線電與遙控器實現通信；
所述救援裝置處於待命狀態時，四軸飛行器的四個風扇均處於豎直朝下狀態；所述多孔壓板打開至最大角度狀態，且打開到最大角度時多孔壓板的端部相對於多孔壓板的連接軸部靠近u型支架的對稱面；所述控制器控制步進電機驅動u型支架轉動至豎直狀態；
在有落水者需要救援時，救援裝置通過四軸飛行器從出發地點飛往救援地點；
1）當到達救援地點後，若通過攝像頭看到待救援者位於水面上，則通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪工作，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；所述四軸飛行器保持與水平方向平行；
所述後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置朝向待救援者移動，直到待救援者爬到尼龍網上之後，通過遙控器令控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動；
2）當到達救援地點後，若通過攝像頭看到待救援者已沉入水面之下，則通過遙控器令控制器減小四軸飛行器的輸出功率，使救援裝置潛入水中尋找待救援者；
2.1）當通過攝像頭發現待救援者處於下沉過程中時，則通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪工作，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；所述四軸飛行器保持與水平方向平行；
所述後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置朝向待救援者移動，直到尼龍網移動到位於待救援者身體下方後，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至水平狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行；接著控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，推動被救者向上移動到水面上；
接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動；
2.2）當通過攝像頭發現待救援者已沉入水底時，則待救援裝置降落到水底後，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態，所述四軸飛行器保持與水平方向呈30-60度的狀態，四軸飛行器產生的豎直向下的分力使得u型支架保持傾斜狀態，四軸飛行器產生的水平分力推動u型支架沿著海底或河底滑動。當u型支架緊貼海底或河底時，則滾輪與河底或海底相對滾動；
靠近待救援者時，救援裝置設有後驅動水輪的一端中間對準待救援者的腳部移動，當接觸到待救援者腳部時，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸轉動至豎直狀態，所述四軸飛行器調整至待救援者同側且與u型支架平行，控制四軸飛行器工作，推動救援裝置倒向待救援者；所述多孔壓板先接觸至水底，此時待救援者位於u型支架和兩個多孔壓板形成的空間內，隨後同時控制後驅動水輪工作，使救援裝置下壓，由於下壓力的作用時多孔壓板沿著水底往內旋轉，將待救援者兜到多孔壓板上，由於不完全棘輪的設置，使所述多孔壓板只能沿向內的方向旋轉，並且使位置固定，隨後通過攝像頭看到待救援者通過多孔壓板固定在救援裝置上；控制器控制步進電機轉動使u型支架旋轉回水平狀態，即使待救援者翻轉至救援裝置上方，此時u型支架和四軸飛行器為水平狀態；接著控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，推動被救者向上移動到水面上；
接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動。
作為優選方案：所述u型支架的後端兩端部之間固定連接有一個支撐杆，所述尼龍網後端連接在支撐杆上。
作為優選方案：所述u型支架兩側的下端沿長度方向成型有氣囊容槽，氣囊容槽內安裝有充氣後伸出至氣囊容槽下端的呈條狀的氣囊，所述氣囊容槽內兩側側壁上沿氣囊容槽長度方向交錯地成型有用以將未充氣的氣囊限制在氣囊容槽內的卡緊凸起；所述u型支架兩側還安裝有用以對氣囊進行充氣的儲氣瓶，所述儲氣瓶出口端連接有電磁閥，電磁閥的出氣端與氣囊通過管道連接；所述電磁閥通過導線與控制器電連接。
作為優選方案：所述u型支架前端中間位置成型有一個容納所述步進電機的電機容納部，所述步進電機的轉軸伸出至步進電機的兩端，所述轉軸兩端與電機容納部的兩側固定連接。
與現有技術相比較，本發明的有益效果是：本發明通過四軸飛行器攜帶安裝有尼龍網的u型支架通過飛行方式快速抵達救援地點，機動性強；尤其當溺水者已經沉入水面下時，該救援裝置能潛入水下將溺水者撈起，並及時運送到岸邊，利於後到的救援人員進行較為及時的施救。
為了減小救援裝置下潛過程及上升過程中的阻力以最大限度縮短救援時間，該救援裝置通過u型支架作為支撐，使用網狀形式的尼龍網作為輸送溺水者的主體部分，能夠顯著減小下潛及上升時的阻力，且軟質的尼龍網避免對溺水者造成傷害。上升過程中尼龍網因為自身柔性的特性，會使溺水者大部分身體移動到尼龍網的中間位置，確保溺水者不會從救援裝置上滑落。
當溺水者沉入水底（海底或河底）時，救援裝置通過滾輪在水底滑行靠近溺水者，通過四軸飛行器和後驅動水輪配合多孔壓板將溺水者抬至尼龍網上，同樣可快速地將溺水者運送到水面上，施救效率遠高於人工潛水進行施救。而救援裝置將溺水者送到救援人員處時，救援人員將兩側搭扣打開，即可將棘輪爪從不完全棘輪處脫開，將多孔壓板打開營救溺水者。多孔壓板能夠在水底救援後對溺水者固定在救援裝置上，放置溺水者在救援裝置上脫離而再次落入水底，而且救援人員解救溺水者時操作簡單。當然為了保證溺水者及時被救治，急救人員在救援裝置未到達岸邊時，可駕船朝救援地點行駛，以便在溺水者被運送到水面後在最短時間內進行救治，確保生存率。
由於救援裝置為了保證其輕便性，且救援時間差異性也較大，故在u型支架下方還額外設有氣囊，在救援裝置浮上水面後，或者在上浮過程中，可打開電磁閥使儲氣瓶中的壓縮空氣充滿氣囊，氣囊在充氣過程中體積膨脹會自動從氣囊容槽中滑出。在救援裝置電能不足的情況下，打開氣囊產生浮力，就不需要四軸飛行器和後驅動水輪產生升力，減少了電能的消耗，且在緊急情況下，避免因為救援裝置的電力供應不足導致被救者再次落入水中的情況。多孔壓板在u型架側面起到欄杆的作用，有效避免溺水者滑落水中。
附圖說明
圖1是本發明待命及飛行狀態時的結構狀態示意圖。
圖2是本發明中u型支架由豎直狀態轉變為傾斜狀態時的結構示意圖。
圖3是本發明將被救者向上移動至水面上的過程中的結構狀態示意圖。
圖4使本發明在水底救援過程中的結構狀態示意圖。
圖5是本發明氣囊充氣狀態時的結構狀態圖。
圖6是氣囊、棘輪和搭扣的安裝結構示意圖。
1、u型支架；11、尼龍網；12、支撐杆；13、電機容納部；14、氣囊容槽；15、卡緊凸起；2、四軸飛行器；21、第一風扇；22、第二風扇；3、步進電機；4、後驅動水輪；5、滾輪；6、儲氣瓶；61、電磁閥；7、氣囊；8、攝像頭；9、壓板組件；91、多孔壓板；92、壓板架；93、不完全棘輪；94、搭扣；941、搭接部；95、棘輪爪。
具體實施方式
實施例1
根據圖1至圖4所示，本實施例是一種水上救援裝置，包括有一個四軸飛行器2，固定連接在四軸飛行器下端的且輸出軸水平設置的步進電機3，與所述電機輸出軸固定連接的u型支架1，連接在u型支架上的尼龍網11，以及分別固定連接在u型支架兩端部位置外側的兩個推動方向與u型支架相垂直的後驅動水輪4；所述四軸飛行器的下端或者u型支架中間位置安裝有攝像頭8。
所述u型支架至少在靠近兩端部的位置轉動連接有滾輪5。
所述u型支架中部兩側各安裝有壓板組件9；兩個所述壓板組件9通過壓板架92與所述u型支架固定連接；兩個所述壓板架上面各轉動連接有兩個弧形的多孔壓板91；所述壓板架一端外側與多孔壓板之間安裝有棘輪機構；所述棘輪機構包括不完全棘輪93和棘輪爪95；所述不完全棘輪固定連接在多孔壓板的連接軸上；所述壓板架上位於所述不完全棘輪同側安裝有搭扣94；所述棘輪爪安裝在所述搭扣上。
所述搭扣為現有技術，具體的，所述搭扣包括固定連接在壓板架上的安裝座、轉動連接在安裝座上的扳手、轉動連接在扳手上的搭接部941以及扣接搭接部的倒鉤；所述搭接部遠離倒鉤方向延伸成板狀；所述棘輪爪安裝在所述搭接部上。
所述四軸飛行器內安裝有控制器，四軸飛行器所具有的四個風扇的驅動電機、兩個後驅動水輪的驅動電機、步進電機以及攝像頭分別與所述控制器電連接；所述控制器通過無線電與遙控器實現通信。
需要說明的是，所述四軸飛行器內還安裝有為各個電機及控制器供電的蓄電池，並且，各個電機的輸出軸與電機殼體之間均通過密封軸承進行密封，使得四軸飛行器和後驅動水輪均能夠在水下正常工作。
所述四軸飛行器為現有技術的具有四個風扇的四軸飛行器，與控制器相連的後驅動水輪、步進電機等部件僅是簡單的控制其轉速或正反轉，也是本領域技術人員容易實現的，且其不是本發明的重點內容，文中不再詳細敘述。
所述救援裝置處於待命狀態時，四軸飛行器的四個風扇均處於豎直朝下狀態；所述多孔壓板打開至最大角度狀態，且打開到最大角度時多孔壓板的端部相對於多孔壓板的連接軸部靠近u型支架的對稱面；所述控制器控制步進電機驅動u型支架轉動至豎直狀態，需要進行救援時直接控制四軸飛行器起飛即可。
在有落水者需要救援時，救援裝置通過四軸飛行器從出發地點飛往救援地點。
1）當到達救援地點後，若通過攝像頭看到待救援者位於水面上，則通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪工作，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；所述四軸飛行器保持與水平方向平行；
所述後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置朝向待救援者移動，直到待救援者爬到尼龍網上之後，通過遙控器令控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動。
2）當到達救援地點後，若通過攝像頭看到待救援者已沉入水面之下，則通過遙控器令控制器減小四軸飛行器的輸出功率，使救援裝置潛入水中尋找待救援者。
2.1）當通過攝像頭發現待救援者處於下沉過程中時，則通過遙控器令控制器控制兩個後驅動水輪工作，同時控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態；所述四軸飛行器保持與水平方向平行。
所述後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置朝向待救援者移動，直到尼龍網移動到位於待救援者身體下方後，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至水平狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行；接著控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，推動被救者向上移動到水面上；
接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動。
2.2）當通過攝像頭發現待救援者已沉入水底時，則待救援裝置降落到水底後，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸由豎直狀態轉變為與水平方向之間呈10-30度夾角的狀態，所述四軸飛行器保持與水平方向呈30-60度的狀態，四軸飛行器產生的豎直向下的分力使得u型支架保持傾斜狀態，四軸飛行器產生的水平分力推動u型支架沿著海底或河底滑動。當u型支架緊貼海底或河底時，則滾輪與河底或海底相對滾動，避免u型支架陷入泥土中。
靠近待救援者時，救援裝置設有後驅動水輪的一端中間對準待救援者的腳部移動，當接觸到待救援者腳部時，通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架逐漸轉動至豎直狀態，所述四軸飛行器調整至待救援者同側且與u型支架平行，控制四軸飛行器工作，推動救援裝置倒向待救援者；所述多孔壓板先接觸至水底，此時待救援者位於u型支架和兩個多孔壓板形成的空間內，隨後同時控制後驅動水輪工作，使救援裝置下壓，由於下壓力的作用時多孔壓板沿著水底往內旋轉，將待救援者兜到多孔壓板上，由於不完全棘輪的設置，使所述多孔壓板只能沿向內的方向旋轉，並且使位置固定，隨後通過攝像頭看到待救援者通過多孔壓板固定在救援裝置上；控制器控制步進電機轉動使u型支架旋轉回水平狀態，即使待救援者翻轉至救援裝置上方，此時u型支架和四軸飛行器為水平狀態；接著控制器增大後驅動水輪和四軸飛行器四個風扇的輸出功率，推動被救者向上移動到水面上。
接著通過遙控器令控制器控制步進電機轉動使u型支架轉動至與水平方向之間呈5-15度夾角的狀態，四軸飛行器保持與水平方向平行，同時增大後驅動水輪的輸出功率，使後驅動水輪產生的豎直方向的分力保持不變，通過後驅動水輪產生的水平分力驅動救援裝置及獲救者往岸邊移動。
救援裝置將溺水者送到救援人員處時，救援人員將兩側搭扣打開，即可將棘輪爪從不完全棘輪處脫開，將多孔壓板打開營救溺水者。多孔壓板能夠在水底救援後對溺水者固定在救援裝置上，放置溺水者在救援裝置上脫離而再次落入水底，而且救援人員解救溺水者時操作簡單。
所述u型支架的後端兩端部之間固定連接有一個支撐杆12，所述尼龍網後端連接在支撐杆上。支撐管為直徑5-15mmd的圓形細杆，可用於固定尼龍網的後端，且直徑較小，利於溺水者移動到尼龍網上。
所述u型支架前端中間位置成型有一個容納所述步進電機的電機容納部13，所述步進電機的轉軸伸出至步進電機的兩端，所述轉軸兩端與電機容納部的兩側固定連接。
在四軸飛行器及兩個後驅動水輪驅動救援裝置由水下升到水面上的過程中，四軸飛行器有兩個風扇位於尼龍網的上方，記為第二風扇22，有兩個風扇位於u型支架的前方，記為第一風扇21，在救援裝置上升過程中，第一風扇工作，第二風扇不工作，避免第二風扇轉動產生的水流對溺水者身體造成衝擊，甚至導致溺水者從尼龍網上滑落。
實施例2
結合圖5至圖6所示，本實施例在實施例1的基礎上作出以下改進：所述u型支架兩側的下端沿長度方向成型有氣囊容槽14，氣囊容槽內安裝有充氣後伸出至氣囊容槽下端的呈條狀的氣囊7，所述氣囊容槽內兩側側壁上沿氣囊容槽長度方向交錯地成型有用以將未充氣的氣囊限制在氣囊容槽內的卡緊凸起15；所述u型支架兩側還安裝有用以對氣囊進行充氣的儲氣瓶6，所述儲氣瓶出口端連接有電磁閥61，電磁閥的出氣端與氣囊通過管道連接；所述電磁閥通過導線與控制器電連接。
由於救援裝置為了保證其輕便性，且救援時間差異性也較大，故在u型支架下方還額外設有氣囊，在救援裝置浮上水面後，或者在上浮過程中，可打開電磁閥使儲氣瓶中的壓縮空氣充滿氣囊，氣囊在充氣過程中體積膨脹會自動從氣囊容槽中滑出。在救援裝置電能不足的情況下，打開氣囊產生浮力，就不需要四軸飛行器和後驅動水輪產生升力，減少了電能的消耗，且在緊急情況下，避免因為救援裝置的電力供應不足導致被救者再次落入水中的情況。
需要說明的是，所述氣囊在非危急情況下不打開，否則會影響救援裝置下潛。
文中溺水者、待救援者、落水者均為相等同概念。
當然，為了保證溺水者及時被救治，急救人員在救援裝置未到達岸邊時，可駕船朝救援地點行駛，以便在溺水者被運送到水面後在最短時間內進行救治，確保生存率。